Il Progetto

Il progetto WasteReuse è focalizzato su due importanti problemi ambientali:

  • L’utilizzo incontrollato di rifiuti agricoli (scarti della lavorazione dell’olio d’oliva, scarti dall’industria vinicola) e il loro uso incontrollato come fertilizzante per il suolo e il raccolto.
  • L’utilizzo eccessivo di componenti nutritivi e risorse naturali (acqua, minerali fosforici usati per la produzione di fertilizzanti) e la possibilità di aumentare il riciclo di componenti nutritivi e acqua tramite un uso sostenibile di rifiuti agricoli trattati (o potenzialmente non trattati).

E si pone le seguenti finalità:

  • Aumentare il riciclo di componenti nutritivi e acqua per mezzo di un uso sostenibile di rifiuti agricoli trattati (o potenzialmente non trattati) e
  • Combinare le tecnologie sviluppate fino ad adesso con metodologie integrate per il riciclo sostenibile di componenti nutritivi di scarto e acqua di scarto nell’agricoltura, considerando:
    • Le colture più esigenti in termini di fabbisogno idrico nei Paesi Mediterranei.
    • I parametri di qualità del suolo che consentono l’uso di questo tipo di rifiuti, e
    • Le conoscenza accumulate fino a questo momento al riguardo di un uso sostenibile di rifiuti agricoli nella produzione agricola in Europa e in tutto il mondo.

Sia la produzione di prodotti agricoli sicuri e di alta qualità sia la protezione ambientale sono oggi un punto focale di pubblico interesse. Nei Paesi sviluppati c’è una forte richiesta di aumentare non tanto la quantità del prodotto quanto la sua qualità; questo a causa della necessità di risparmiare acqua e ridurre il surplus di alimenti, della domanda emergente per un forte rispetto e conservazione dell’ambiente e per il fatto che il mercato di ortaggi non è più soggetto ai bisogni dei  consumatori ma alle loro preferenze.

I sistemi di coltivazione intensiva spesso utilizzano eccessive quantità di acqua e fertilizzanti mentre le sostanze nutrienti sono normalmente introdotte tramite sistemi di irrigazione nel momento immediatamente successivo al trapianto, allo scopo di produrre piante molto robuste e sane. Questo porta ad un uso eccessivo di fertilizzanti, che va per esempio dal 20% al 30%, e raddoppia quasi l’ammontare di acqua di cui il raccolto ha effettivamente bisogno. Oltre all’elevato costo di produzione e alla bassa competitività del prodotto, ci sono anche altri seri problemi ambientali causati da queste pratiche, ad esempio un inutile consumo di acqua, un aumentato rischio di desertificazione dovuto alla salinità del terreno, inquinamento/degradazione del suolo, inquinamento dell’acqua attraverso lisciviazione delle sostanza nutritive in eccesso e  perdita di biodiversità del suolo. La maggior parte di essi è già stata notata nel Sud dell’Europa, dove una significativa percentuale delle terre coltivate soffre di desertificazione, dovuta perlopiù all’agricoltura intensiva, a specifiche condizioni climatiche, a incendi boschivi e alla mancanza di acqua.

L’uso di sistemi aventi un impatto minore e l’adozione di tecnologie innovative e/o specifiche per la prevenzione del consumo delle risorse, mantenendo costante il livello della produzione per soddisfare le richieste del mercato, potrebbero portare sia a uno sviluppo economico a livello locale/regionale sia alla protezione dell’ambiente e al suo miglioramento.

Ortaggi, cereali e produzione ornamentale in Europa

Il settore agricolo è ad oggi un importante settore economico nell’area del Mediterraneo. La produzione complessiva di frutta e verdura nell’Unione Europea dei 15 Paesi  è di circa 15 milioni di tonnellate, che si colloca al terzo posto nel mondo dopo l’Asia (700 milioni di tonnellate) e l’America Latina e i Caraibi (127 milioni di tonnellate). In Europa, il più importante produttore di frutta è la Spagna (32.3%), seguita dall’Italia (30.4%), Francia (13.3%) e Grecia (9.7%). Per quanto riguarda la verdura, il produttore più importante è l’Italia (23,3%), seguita dalla Spagna (20.9%) e dalla Francia (14.6%). Per quanto riguarda i cereali, la Spagna e l’Italia fanno parte del gruppo dei 5 Paesi Europei più produttivi (Francia, Germania, Regno Unito, Spagna e Italia) e, in base ai dati FAO, in Spagna il 44.5% della superficie coltivabile è destinato ai cereali (FAO 2000). Inoltre l’Unione Europea è il maggiore produttore di fiori e piante ornamentali In tutto il mondo (44.5% della produzione mondiale) mentre l’Italia si colloca alla seconda posizione (15% della produzione totale nell’Unione Europea) subito dopo l’Olanda (32%).

Rifiuti Agricoli

Il concetto di rifiuti agricoli si riferisce in senso stretto ai residui del raccolto e della potatura. Questi materiali sono caratterizzati da un’elevata variabilità nel contenuto d’acqua (che dipende dallo sviluppo del raccolto e dalla stagione del raccolto), da un elevato contenuto di materia organica, da componenti minerali variabili ed elevato rapporto C/N, legati alla natura e alla composizione del residuo. La biodegradabilità dei residui di questo tipo dipende dal loro relativo contenuto di componenti facilmente biodegradabili (zuccheri, cellulosa ed emicellulosa) e da componenti più resistenti quali lignina e polifenoli. I rifiuti agricoli potrebbero risultare compromessi da alterazioni di natura fitopatologica, fattore che dovrebbe essere tenuto in considerazione nel momento in cui si valutano il loro trattamento e la loro gestione.

La produzione dei rifiuti agricoli è caratterizzata dalla stagionalità e dal bisogno di essere rapidamente ritirati dal campo, allo scopo di evitare interferenze con altri possibili usi agricoli e per prevenire la comparsa di problemi sanitari o la propagazione di incendi.

In senso più generale, possono essere considerati come rifiuti agricoli sia i sotto-prodotti di origine vegetale generati nelle industrie alimentari, come quelle relative alla produzione di olio d’oliva, alla lavorazione di frutta secca o l’industria vinicola, ecc. sia particolari residui quali compost dalla coltivazione di funghi, o substrati già utilizzati in coltivazioni di serra. I rifiuti agrari includono anche liquame e letame. Le acque di scarto sono generate durante processi di lavaggio, peeling o sbiancamento e contengono materia organica dissolta e solidi in sospensione. È possibile trovarvi anche residui di fitofarmaci, insetti,…

L’industria agricola produce perlopiù residui liquidi e solidi con un carico elevato di materia organica. Il carattere stagionale di questo tipo di industria comporta la presenza di grandi quantità di residui generati in un breve periodo di tempo. Sia la quantità di rifiuti generati sia le loro caratteristiche dipendono dal tipo di raccolto trattato.

L’impatto ambientale di questo tipo di residui è considerato piuttosto significativo e quindi è richiesto un piano di gestione sostenibile per evitare il degrado ambientale. L’uso inappropriato di questi residui causa la contaminazione del suolo e delle acque, ma anche l’emissione di gas quali metano, ammonio e diossido di carbonio che si diffondono nell’atmosfera. La presenza di materia organica nei residui siti nelle acque di superficie o nelle acque freatiche può provocare una riduzione di ossigeno disciolto e la morte di pesci, produzione ed emissione di biogas, formazione di una pellicola di materiale galleggiante e infine anche eutrofizzazione. Quando la concentrazione di solidi nelle acque di rifiuto è elevata, si possono formare sedimenti in fondo alle acque dove può verificarsi degradazione anaerobica con conseguente emissione di cattivi odori. Le acque possono anche essere contaminate da residui di fitofarmaci o di altri prodotti chimici contenuti nelle acque di scarto. Nei terreni, i rifiuti provocano l’aumento del contenuto di N che successivamente va incontro ad una lenta mineralizzazione; solo una parte di questo N viene utilizzata dalle colture e il resto è lisciviato contaminando le acque freatiche con NO3 ioni, che provocano un degrado all’ambiente acquatico e diventano dannosi per la salute umana.

Ogni anno si producono elevate quantità di rifiuti agricoli nell’area mediterranea. Per esempio, si stima che la coltivazione dei cereali produca circa 5.5-11.0 tonnellate di sostanza secca per ettaro; i residui della potatura di alberi legnosi rappresentano circa 1.3-3.0 tonnellate di sostanza secca per ettaro, mentre la produzione media totale dei rifiuti derivanti dall’estrazione dell’olio d’oliva si colloca tra 10 e 12 di m3 ed è concentrata in un breve periodo dell’anno (Novembre – Marzo). Questi esempi servono a rendere un’idea dell’elevato ammontare di residui generati e della necessità di sviluppare piani di gestione sostenibili che includano il loro riciclo e il riutilizzo.

Riciclo e Riutilizzo dei Rifiuti Agricoli  

La scarsità di risorse idriche e l’interesse per l’ambiente hanno già condotto in passato al riutilizzo dell’acqua di scarto per l’irrigazione. La maggior parte dei Paesi mediterranei è a clima arido e semi-arido con precipitazioni distribuite più che altro in maniera casuale e stagionale. In seguito al rapido sviluppo delle tecniche irrigue e dell’aumento della domanda per forniture di tipo civile, le risorse idriche convenzionali sono state seriamente impoverite. Di conseguenza, la richiesta di acque di scarto ed il loro riciclo sono sempre più integrati nella pianificazione e nella gestione delle risorse idriche nella regione del Mediterraneo, in modo particolare per quanto attiene gli impieghi irrigui.

L’esistenza di linee guida è necessaria allo scopo di pianificare e successivamente implementare in modo corretto l’impiego irriguo delle acque di scarto. Le linee guida devono anche promuovere in modo chiaro lo sviluppo delle pratiche migliori. Non c’è bisogno che queste linee guida siano definite nel dettaglio, ma è necessario che esse prendano in considerazione le specifiche condizioni locali, quali la qualità dell’acqua di scarto bonificata, il tipo di suolo, il clima, le colture più importanti e le pratiche agricole locali. E’ ovvio il bisogno di condividere una logica comune su entrambe le sponde del Mediterraneo per lo sviluppo delle operazione di bonifica delle acque di scarto e degli standard di riutilizzo. L’uso sostenibile di acqua piovana e il riutilizzo di acqua sporca diventerà un tema importante anche per il Sud dell’Europa come lo è già per i Paesi del Nord Africa e del Medio Oriente.

La protezione della qualità dell’acqua, del suolo e dell’aria richiede una gestione appropriata dei rifiuti organici derivati da operazioni agricole. Il riciclo dei rifiuti agricoli tramite la distribuzione sul suolo, il successivo asporto da parte dei vegetali e l’ottenimento del raccolto è una tecnica di utilizzazione dei rifiuti tradizionale e comprovata. Se portata avanti in modo appropriato, si rivela un metodo di gestione dei rifiuti sicuro per l’ambiente e che risulterà anche in benefici economici dovuti alla riduzione dell’uso dei fertilizzanti.

Dal momento che i rifiuti agricoli sono ricchi in componenti nutritivi inorganici (micro e macro elementi) e materia organica, il riciclo di questo tipo di rifiuti in agricoltura contribuirebbe a:

  • ridurre la quantità di rifiuti dannosi che vengono utilizzati nell’ambiente;
  • riciclare elementi e acqua che in cambio ridurranno i costi di produzione e contribuiranno all’aumento della competitività e dei profitti dei prodotti europei.
  • ·Proteggere le risorse rinnovabili e non rinnovabili (suolo, corpi acquatici, minerali fosforici) tramite lo smaltimento e il riciclo degli elementi.

Comunque, se viene pianificata la distribuzione al suolo (per esempio attraverso l’irrigazione), il carico organico e le sostanze tossiche (per esempio i polifenoli) presenti nei rifiuti trattati o non trattati potrebbero non essere i soli elementi a causare preoccupazione. Particolare attenzione dovrebbe essere posta ai componenti inorganici, specialmente K, Cl, NO3-, SO42-, P, Mg, Fe, Zn ed altri, dal momento che concentrazioni molto elevate di tali elementi applicati sul terreno cambiano le sue proprietà qualitative in maniera drastica, mentre la concentrazione dei componenti inorganici del suolo (in modo particolare K, P, Fe, Cu, SO22-) e la conduttività elettrica restano molto elevati anche molti anni dopo l’ultimo utilizzo

Questo è stato confermato anche dalle attività svolte all’interno del progetto attualmente in corso LIFE+07 ENV/GR/000280 “Strategie per migliorare e proteggere la qualità del suolo all’interno del bacino del Mediterraneo in seguito allo smaltimento dei reflui oleari – PRODOSOL (http://www.prosodol.gr). È stato scoperto che le caratteristiche del terreno vengono fortemente influenzate dall’utilizzo diretto sul suolo dei rifiuti derivanti dalla molitura dell’olio di oliva ma anche all’interno di stagni di evaporazione non protetti, per lo più attraverso fenomeni di trasferimento dei rifiuti e di lisciviazione. Anche se la sostanza organica e i componenti nutritivi potrebbero avere qualche beneficio sulla fertilità del suolo e sulla crescita delle piante, bisogna sempre tenere in considerazione la seria e potenziale degradazione del suolo a causa della concentrazione molto elevata di elementi inorganici e polifenoli, alle volte vicini o al di sopra delle soglie indicate dalla legge. Inoltre, l’aggiunta di sostanza organica  non sufficientemente stabile presente nei rifiuti potrebbe provocare un certo numero di effetti negativi sulle proprietà del terreno e sulla crescita delle piante, anche se essa conduce ad un generale incremento della sostanza organica del suolo; tra i possibili effetti negativi, vi sono l’aumento del tasso di mineralizzazione del carbonio organico, l’instaurarsi di condizioni anaerobiche e il rilascio di sostanze fitotossiche che potrebbero avere un effetto negativo sulla crescita delle piante. 3.4

Studi e progetti precedenti dedicati allo sviluppo delle tecnologie di trattamento dei rifiuti agricoli si sono basati per lo più sulla riduzione del carico organico dei rifiuti (COD, BOD) e sulla riduzione o sul recupero di sostanze importanti quali i polifenoli estratti dalle acque di vegetazione, in certi casi particolarmente dannosi per l’ambiente.

Anche se alcune delle tecnologie sviluppate fino ad ora per il trattamento dei rifiuti agricoli hanno studiato gli effetti dei rifiuti trattati sulla crescita e sui parametri di rendimento di alcune colture, bisogna notare che per ottenere rifiuti agricoli che possano essere utilizzati in modo sicuro in agricoltura, si dovrebbero sviluppare alcune specifiche pratiche di coltivazione dopo uno studio dettagliato dei seguenti elementi:

  • effetto dei rifiuti agricoli sulla crescita delle piante e caratteristiche di qualità e resa;
  • richiesta di acqua e componenti nutritivi delle specifiche colture;
  • effetto dei rifiuti agricoli sulle proprietà del terreno;
  • rapporti terreno-clima;
  • condizioni ambientali;

perciò, il progetto WASTEREUSE si pone quale obiettivo:

lo sviluppo di nuove pratiche agricole alternative con l’uso di RA trattati (o potenzialmente non trattati) considerando tutti i  fattori sopraccitati quali parametri significativi, che influenzano, oltre alla produzione stessa, la qualità del terreno, dell’acqua e dell’aria.

Fonti

1. Kavvadias, V., Doula, M., Komnitsas, K., Liakopoulou, N. Disposal of olive oil mill wastes in evaporation ponds : Effects on soil properties. J. Hazardous Mater. 182, (2010), 144-155.

2. Doula M., Kavvadias, V. Theocharopoulos S., Kouloumbis P., Ikonomou, D., Arapoglou D. Environmental impacts relative to soil quality caused from the disposal of olive oil mills’ wastes. Case study: A municipality in Crete, Greece. Proceedings of AMIREG 2009: Advances in Resources & Hazardous Wastes Management towards Sustainable Development, 3rd International Conference, 7-7 September, Athens, Greece, pp. 84

3. Cereti, C.F., Rossini, F., Federici, F., Quaratino, D., Vassilev, N., Fenice, M. Reuse of microbially treated olive mill wastewater as fertilizer for wheat (Triticum durum Desf.). Biosour. Technol. 91 (2004), 135-140.

4. Komilis, D.P. Karatzas, E., Halvadakis, C.P. The effect of olive mill wastewater on seed germination after various pre-treatment techniques. J. Environ. Manag. 74 (2005), 339-348.